【正文】 名： 李奎 學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)電一體化 班 級(jí)： 機(jī)電 4班 指導(dǎo)教師： 劉鐵生 提交時(shí)間： 2021 年 11 月 5 日 i 目 錄 前言 ...................................................................... 1 第 1 章 萬(wàn)能銑床的簡(jiǎn)介 ..................................................... 3 第 2 章 電力拖動(dòng)和控制要求 ................................................. 5 銑床的主運(yùn)動(dòng) .................................................... 5 銑床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng) .................................................. 5 其他控制要求 .................................................... 6 第 3 章 電氣控制電路分析 ................................................... 7 主電路分析 ...................................................... 7 控制電路分析 .................................................... 8 控制電路電源 ............................................. 8 主軸電動(dòng)機(jī) M1 控制 ........................................ 8 ．進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M2 的控制 ..................................... 9 冷卻泵電動(dòng)機(jī) M3 的控制 .................................. 13 輔助電路及保護(hù)環(huán)節(jié)分析 ................................. 13 第 4 章 西門(mén)子 S7200 ..................................................... 14 PLC 的基本定義 .................................................. 14 西門(mén)子 S7200 基本介紹 .......................................... 14 S7200 可編程控制器常用指令 ..................................... 15 第 5 章 X62W 萬(wàn)能銑床電氣控制 PLC 改造分析 ................................. 17 對(duì)電氣原理圖的改造 ............................................. 17 ii 對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)控制改造 ................................... 17 對(duì)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)控制改造 ................................... 18 PLC 的輸入、輸出地址分配 ........................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 PLC 接線圖的設(shè)計(jì) ................................................ 20 梯形圖的設(shè)計(jì)與分析 ............................................. 20 第 6 章 總結(jié) .............................................................. 24 參考文獻(xiàn) ................................................................. 25 致 謝 ................................................................... 26 1 隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字 通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)擴(kuò)展到了幾乎 前言 所有的工業(yè)領(lǐng)域。例如可編程控制器、基于 PC 總線的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、單片機(jī)的測(cè)控裝置、用于模擬量閉環(huán)控制的可編程調(diào)節(jié)器、集散控制系統(tǒng)（ DCS）和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（ FCS）等。 PLC 是 20 世紀(jì) 60 年代末在美國(guó)首先出現(xiàn)的，其硬件結(jié)構(gòu)基本 上與微型計(jì)算機(jī)相同。也是一種專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置；使用了可編程序存儲(chǔ)器以儲(chǔ)存指令，用來(lái)執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)與演算功能，并通過(guò)模擬和數(shù)字輸入輸出組件，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。因此可采用可編程序控制器（ PLC）對(duì)銑床傳統(tǒng)的繼電器 接觸器電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。PLC 的應(yīng)用 不但大大地提高了銑床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，而且大大地簡(jiǎn)化和減少了維修維護(hù)的工作量。用 PLC 控制系統(tǒng)替代 X62W 銑床復(fù)雜線路中的繼電器、接觸器等系統(tǒng)，是今后控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。若將 X62W銑床電氣控制線路改造為可編程控制器控制，可以提高整 個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工作性能，減少維護(hù)、維修的工作量，使 X62W 型銑床在電氣功能上更加完善，使機(jī)床的操作更為方便與安全。對(duì) X62W 銑床的電氣控制線路進(jìn)行了分析和研究后， X62W 銑床具有主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬等功能外； X62W 銑床的電氣控制系統(tǒng)，還存在控制線路上一些復(fù)雜性、故障率高、維護(hù)工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點(diǎn)；給生產(chǎn)與維護(hù)帶來(lái)諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。 PLC 對(duì) X62W 銑床控制改造的設(shè)計(jì)梯形圖，提高了X62W 銑床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力；然而 PLC 對(duì) X62W 銑床的繼電器接觸式控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，從而保證了電控系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性、合理性，更好地滿足了實(shí)際生產(chǎn)的需要，提高了經(jīng)濟(jì)效益。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 11 所示 [1]。箱形的床身固定在底座上，床身內(nèi)裝有主軸的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu)。刀桿支架上安裝有與主軸相連的刀桿、銑刀，順銑時(shí)刀具為一轉(zhuǎn)動(dòng)方向，逆銑時(shí)為另一方向。在升降臺(tái)上面的水平導(dǎo)軌上，裝有可在平行于主軸方向移動(dòng)（橫向移動(dòng)，即前后移動(dòng)）的滑座，滑座上部有可以移動(dòng)的回轉(zhuǎn)臺(tái)。工作臺(tái)上有固定工作的燕尾槽。各運(yùn)動(dòng)部件在三個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)由同一臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)（正反轉(zhuǎn)），進(jìn)給電動(dòng)機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)鏈傳動(dòng)，通過(guò)機(jī)械離合器在選定的進(jìn)給方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)進(jìn)給，在同一時(shí)間內(nèi)，只允許一個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)。 啊 4 圖 12 X62W臥式銑床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳遞示意圖 此外，滑座可繞垂直軸線左右旋轉(zhuǎn) 45176。工作臺(tái)上還可以安裝圓工作臺(tái)，使用圓工作臺(tái)可銑削圓弧、凸輪，這時(shí)，其他三個(gè)方向的移動(dòng)必須停止。這樣，銑床的電力拖動(dòng)系統(tǒng)一般由三臺(tái)電動(dòng)機(jī)所組成：主軸電動(dòng)機(jī)M進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M2 和冷卻泵電動(dòng)機(jī) M3。主軸電動(dòng)機(jī) M1 的控制要求如下： 1．在空載時(shí)直接起到。 3．由于銑削是多刃不連續(xù)的切削，負(fù)載不穩(wěn)定，所以主軸上裝有飛輪，以提高主軸旋轉(zhuǎn)的均勻性，消除銑削加工時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，這樣主軸傳動(dòng)系統(tǒng)慣性較大，因此，為減少負(fù)載波動(dòng)對(duì)銑刀轉(zhuǎn)速的影響以保證加工質(zhì)量，要求主軸電動(dòng)機(jī)在停機(jī)時(shí)有電氣制動(dòng)。 4．為操作方便，主 軸電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止可在兩處控制。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有水平工作臺(tái)左右（縱向）、前后（橫向）以及上下（垂直）方向的運(yùn)動(dòng)及圓工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。三個(gè)方向的選擇有操作手柄改變機(jī)械傳動(dòng)鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)。從設(shè)備使用安全考慮，同一時(shí)間只允許工作臺(tái) 向一個(gè)方向移動(dòng)，故三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)之間應(yīng)有聯(lián)鎖保護(hù)。 啊 6 3．為操作方便，工作臺(tái)快速移動(dòng)可以在兩處控制。此要求通過(guò)機(jī)械和電氣聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)。 X62W 臥式銑床采用機(jī)械變速的方法，通過(guò)改變變速箱傳動(dòng)比來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2．根據(jù)工藝要求，主軸旋轉(zhuǎn)與工作臺(tái)進(jìn)給應(yīng)有先后順序，即進(jìn)給運(yùn)動(dòng)要在銑刀旋轉(zhuǎn)（即主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)）之后才能進(jìn)行，加工結(jié)束時(shí)必須在銑刀停轉(zhuǎn)前停止。 啊 7 第 3 章 電氣控制電路分析 X62W 臥式萬(wàn)能銑床電氣原理如圖 31 所示 [2]。 圖 31 X62W臥式萬(wàn)能銑床電氣原理圖 主電路分析 由如圖 23 所示的原理圖可知，主電路中共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其中 M1 為 主軸拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)， M2 為工作臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)， M3 為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，均為直接起動(dòng)。接觸器 KM3 的主觸點(diǎn)只控制電源的接入與切斷。 工作臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M2 由接觸器 KM KM5 的主觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)加工中的正、反向進(jìn)給控制，并由接觸器 KM6 的主觸點(diǎn)控制快速電磁鐵，決定工作臺(tái)移動(dòng)速度。 冷卻泵拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3 由接 觸器 KM1 控制，單向運(yùn)轉(zhuǎn) 。 主軸電動(dòng)機(jī) M1 控制 主軸電動(dòng)機(jī)空載時(shí)直接起動(dòng)。在非變速狀態(tài)，同主軸變速手柄關(guān)聯(lián)的主軸變速?zèng)_動(dòng)限位開(kāi)關(guān) SQ7 不受壓，即 SQ71 斷開(kāi)， SQ72 觸點(diǎn)閉合，選定主軸電動(dòng)機(jī)為正常工作方式。壓動(dòng)停止按鈕 SB3 或 SB4，主軸電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 為使主軸能迅速停住，采用速度繼電器 KV 實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)。這時(shí)由于慣性作用電動(dòng)機(jī)仍在高速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此速度繼電器 KV 中的轉(zhuǎn)子仍高速轉(zhuǎn)動(dòng)，其動(dòng)合觸點(diǎn) KV1（正向觸點(diǎn)）和 KV2(反向觸點(diǎn) )總有一個(gè)閉合，因此 KM3 失電后，制動(dòng)接觸器 KM2 立即得電并自鎖，使電動(dòng)機(jī) M1 串入電 阻 R 實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)。 要注意：停止按鈕要按到底，否則只能將動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)而不能將動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，將造成反接制動(dòng)環(huán)節(jié)沒(méi)有接入，而注重電動(dòng)機(jī)處于自由停車(chē)狀態(tài)。若推不上時(shí)，再一次拉回來(lái)、推回去，直至手柄推回原位，變速操縱才完成。 主軸變速可在主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行，也可在主軸不動(dòng)時(shí)進(jìn)行。當(dāng)選好速度，將手柄推回原位時(shí)，沖動(dòng)開(kāi)關(guān)又動(dòng)作一次，主電動(dòng)機(jī) M1 低速反轉(zhuǎn)，有利于變速后的齒輪咬合。當(dāng)然，若要求主軸在新的速度下運(yùn)行，則需重新起動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)。第二部分為工作臺(tái)各進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)鎖，也可以實(shí)現(xiàn)水平工作臺(tái)與圓工作臺(tái)之間的聯(lián)鎖。 進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M2 由 KM KM5 控制，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。 X62W 臥式銑床有兩個(gè)操作手柄，一個(gè)為左右 (縱向 )操作手柄，有右、中、左三個(gè)位置，當(dāng)扳向右面時(shí)，通過(guò)其聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)將縱向進(jìn)給離合器掛上，同時(shí)將向右進(jìn)給的按鈕式限位開(kāi)關(guān) SQ1 壓下，則 SQ1 動(dòng)合觸點(diǎn) SQ11閉合，而動(dòng)斷觸點(diǎn) SQ12 斷開(kāi)； 當(dāng)扳向左時(shí)， SQ2 受壓。當(dāng)扳動(dòng)十字操作手柄時(shí)，通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，將控制運(yùn)動(dòng)方向的機(jī)械離合器合上，同時(shí)壓下相應(yīng)的限位開(kāi)關(guān)，若向下或向前扳動(dòng)，則 SQ3 受壓；若向上或向后扳動(dòng)，則 SQ4 受 壓。各進(jìn)給方向開(kāi)關(guān)位置及其動(dòng)作狀態(tài)如 表 41 所列。 表 31各開(kāi)關(guān)位置及其動(dòng)作說(shuō)明 工作臺(tái)縱向進(jìn)給行程開(kāi)關(guān)工作狀態(tài) 向左進(jìn)給 停止 向右進(jìn)給 SQ11 + SQ12 + + SQ21 + SQ22 + + 觸 點(diǎn) 位置 啊 10 （續(xù)表 31） 工作臺(tái)橫向及升降進(jìn)給行程開(kāi)關(guān)狀態(tài) 向下或向前進(jìn)給 停止 向上或向后進(jìn)給 SQ31 + SQ32 + + SQ41 + SQ42 + + 圓形工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)狀態(tài) 圓形工作臺(tái)工作 圓形工作臺(tái)不工作 SA11 + SA12 + SA13 + （左右）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制 此時(shí)除了圓工作臺(tái)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SA1 置于“斷開(kāi)”位置外，十字手柄必須置于中間零位。若要工作臺(tái)向右進(jìn)給，則將縱向手柄扳向右，帶動(dòng)機(jī)械離合器，接通縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳 動(dòng)鏈，同時(shí)壓動(dòng)行程開(kāi)關(guān) SQ1， KM4 線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M2 正轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向右進(jìn)給。工作臺(tái)左移時(shí)電路的工作原理與向右時(shí)相似。 縱向手柄扳在右位 合上縱向進(jìn)給機(jī)械離合器 壓下 SQ1（ SQ12斷 開(kāi)， SQ11閉合）→ KM4線圈得電→電動(dòng)機(jī) M2正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)右移 縱向手柄扳在左位 合上縱向進(jìn)給機(jī)械離合器 壓下 SQ2（ SQ22斷開(kāi)， SQ21閉合）→ KM5線圈得電，電動(dòng)機(jī) M2反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)左移 圖 32 工作臺(tái)縱向進(jìn)給過(guò)程 由此電流通路中不難看到，如果操作者同時(shí)將十字手柄扳向工作位置，則 SQ42 和SQ32 中必有一個(gè)斷開(kāi)， KM4 線圈不可能得電?？v向操作手柄扳到中間位置時(shí)，縱向機(jī)械離合器脫開(kāi)，行程開(kāi)關(guān) SQ1 與 SQ2 不受壓，因此進(jìn)給電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)停止移動(dòng)。 （前后）和升降（上下）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)